甘蔗联合收割机刀盘仿形随动控制系统的设计与研究

发布时间：2020-11-01 21:35

　　 机械化收割甘蔗过程中，收割损失和宿根破头是目前普遍存在且不可避免的问题，但是过高的收割损失和破头率严重影响了蔗民的经济收入和甘蔗宿根来年的发芽率。因此，如何减少破头率和收割损失成为甘蔗收割机研发过程中的一项重要课题，对此课题的研究具有重要意义。 导致甘蔗收割破头与收割损失的因素较多，而收割过程中切割刀盘距离蔗田地面的高度就是其中一项重要因素。我国南方甘蔗大部分都种植在丘陵地带，地势起伏不平，并且甘蔗叶子较长且密集，蔗田杂草一般也较多，因此对地面高度变化进行检测和对切割刀盘距离蔗田地面高度进行控制存在较大难度。 为了解决这一技术难题，本论文结合我国南方蔗田特点和现有甘蔗收割机结构，采用机械、液压、传感器、计算机和电子等技术，研究设计了一种能够让切割刀盘随着蔗田的高低起伏而上下移动的位置控制系统，即刀盘仿形控制系统，使切割刀盘在工作时与地面始终保持设定的高度，从而有效地降低收割损失和宿根破头率。 本文设计了一款摆臂式的地形检测装置，并利用Adams仿真软件对其进行了运动与动力学仿真，理论上验证了本设计的可行性及其优点。采用电液比例技术设计了液压系统，利用AMESim软件建立液压系统模型进行仿真，验证了液压系统和控制算法的有效性和可行性。以MSP430F149单片机为核心设计了控制器硬件电路，并利用C语言编写了控制程序，对软硬件进行了调试。在VC++6.0软件下利用面向对象的C++语言设计了上位机监测软件。对本设计的关键部分进行了试验验证，试验结果达到了预期目标，能够满足设计要求。
【学位单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S225.53;TP273
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外刀盘仿形控制系统发展状况
        1.2.1 国外刀盘仿形控制系统发展现状
    1.3 国内刀盘仿形系统控制发展现状
    1.4 课题研究的内容与意义
        1.4.1 课题研究的意义
        1.4.2 课题研究的内容
第2章 刀盘仿形随动控制系统的总体设计
    2.1 甘蔗种植情况和整杆式甘蔗收割机介绍
        2.1.1 整杆式甘蔗联合收割机总体结构简介
        2.1.2 我国南方甘蔗种植作业情况分析
        2.1.3 系统设计要求
    2.2 系统构成、原理分析及功能规划
        2.2.1 系统基本构成和工作原理
        2.2.2 系统功能规划
    2.3 系统开发流程
    2.4 本章小结
第3章 地形检测装置机械机构设计与仿真
    3.1 检测装置设计分析
        3.1.1 弧形摆臂特性分析
        3.1.2 弧形摆臂式检测装置工作原理
    3.2 检测装置三维建模
        3.2.1 SolidWorks 软件介绍
        3.2.2 零部件建模
        3.2.3 检测装置装配模型
    3.3 检测装置运动学与动力学仿真分析
        3.3.1 甘蔗联合收割机地面地形检测装置仿真分析的目的
        3.3.2 Adams 软件介绍
        3.3.3 三维模型从 SolidWorks 导入到 Adams
        3.3.4 检测装置仿真分析
    3.4 本章小结
第4章 割台升降电液比例系统设计与仿真分析
    4.1 液压系统设计方案
    4.2 液压系统主要参数分析与计算
    4.3 液压系统建模与仿真
        4.3.1 AMESim 仿真软件介绍
        4.3.2 割台升降液压系统仿真
    4.4 本章小结
第5章 仿形控制器硬件电路设计
    5.1 硬件电路设计规划
    5.2 功能电路设计
        5.2.1 微控制器芯片介绍
        5.2.2 模拟信号采集电路
        5.2.3 按键与液晶显示电路
        5.2.4 串行通讯电路设计
        5.2.5 驱动放大电路
        5.2.6 系统电源设计
        5.2.7 硬件电路抗干扰设计
    5.3 本章小结
第6章 控制系统及上位机监测软件设计
    6.1 下位机控制程序设计
        6.1.1 软件设计规划
        6.1.2 驱动程序设计
        6.1.3 控制算法与程序设计
        6.1.4 割台仿形控制系统控制与保护
        6.1.5 软件可靠性设计
    6.2 上位机监测软件设计
        6.2.1 软件主界面设计
        6.2.2 串行通讯功能
        6.2.3 数据库程序
        6.2.4 曲线绘制功能
    6.3 本章小结
第7章 试验验证
    7.1 试验原理
    7.2 试验系统介绍
    7.3 试验验证与分析
    7.4 本章小结
第8章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果

【参考文献】

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本文编号：2866131